PERCOBAAN LENSA
I. TUJUAN
1. Mempelajari rumus-rumus lensa.
2. Mempelajari cacat-cacat lensa.
II. DASAR TEORI 2.1 Pengertian Lensa
Lensa adalah peralatan sangat penting dalam kehidupan manusia. Lensa adalah material transparan (umumnya terbuat dari kaca atau plastik) yang memiliki dua permukaan ( salah satu atau keduanya memiliki permukaan melengkung) sehingga dapat membelokkan sinar yang melewatinya. Jenis lensa ada dua yaitu lensa cembung dan lensa cekung.
2.2 Lensa Cembung
2.2.1. Pengertian Lensa Cembung
Lensa cembung adalah lensa yang bagian tengahnya lebih tebal daripada bagian tepi. Lensa cembung disebut juga lensa positif. Lensa cembung memiliki sifat mengumpulkan cahaya atau konvergen. Apabila seberkas sinar sejajar sumbu utama dilewatkan pada lensa cembung maka sinar-sinar tersebut akan dikumpulkan pada satu titik yang disebut dengan titik api atau titik fokus. Ciri-ciri suatu lensa cembung :
1. bagian tengah lensa lebih tebal dibandingkan bagian tepinya.
2. bersifat mengumpulkan sinar.
3. titik fokusnya bernilai positif Sinar-sinar istimewa pada lensa cembung :
1. Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan melalui titik fokus aktif (f2).
Gambar 2.1Sinar datang sejajar sumbu utama lensa dibiaskan melalui titik fokus aktif.
2. Sinar datang melalui titik fokus (f1) akan dibiaskan sejajar sumbu utama.
Gambar 2.2Sinar datang melalui titik fokus (f1) akan dibiaskan sejajar sumbu utama.
3. Sinar datang menuju titik pusat lensa (O) akan diteruskan tanpa dibiaskan.
Gambar 2.3 Sinar datang menuju titik pusat lensa (O) akan diteruskan tanpa dibiaskan.
2.2.2 Pembentukan Bayangan Pada Lensa Cembung Pada proses pembentukan bayangan berlaku:
• Sinar datang pada lensa cembung sejajar dengan sumbu lensa akan dibiaskan menuju titik fokus lensa. Sebaliknya jika sinar datang melewati titik fokus akan dibiaskan sejajar sumbu lensa.
• Sinar datang pada lensa cekung sejajar dengan sumbu lensa akan dibiaskan seolah-olah berasal dari titik fokus lensa. Sebaliknya jika sinar datang menuju titik fokus akan dibiaskan sejajar sumbu lensa.
• Sinar yang datang melalui pusat lensa akan diteruskan.
Pada Lensa Cembung, bayangan nyata terbentuk pada titik pertemuan semua berkas sinar yang melewati lensa Lensa cembung dapat digunakan untuk memproyeksikan bayangan nyata. Bayangan benda dapat ditentukan dengan menggunakan tiga sinar yang melalui puncak benda, yaitu:
• sinar yang datang sejajar dengan sumbu lensa
• sinar yang datang melewati titik pusat lensa dan
• sinar yang datang melewati titik fokus lensa
Gambar 2.3 Pembentukkan bayangan pada lensa cembung 2.2.3 Titik fokus lensa Cembung
Titik fokus lensa cembung dapat ditentukan dengan suatu rumus yang disebut rumus pembuat lensa seperti berikut :
Keterangan :
f = jarak titik fokus lensa cembung.
n = indeks bias lensa.
R1= radius kelengkungan permukaan 1 lensa.
R2= radius kelengkungan permukaan 2 lensa.
2.3 Lensa Cekung
2.3.1 Definisi lensa Cekung
Lensa Cekung atau Concave mirror adalah cermin yang permukaannya lengkung seperti bola (sferis) yang mengkilap bagian dalamnya. Cermin ini disebut juga cermin positif, karena mempunyai jari-jari yang nyata. Cermin cekung ini bersifat konvergen (mengumpulkan sinar). Ciri-ciri lensa cekung :
•bagian tengah lensa lebih tipis dibandingkan bagian tepinya.
•bersifat menyebarkan sinar.
•titik fokusnya bernilai negatif.
2.3.2 Pembentukan Bayangan Pada Lensa Cekung
Gambar 6. Pembentukan bayangan
Tiga sinar istimewa pada lensa cekung yakni:
• Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan berasal dari seakan- akan titik fokus aktif
• Sinar datang seakan-akan menuju ke titik focus dibiaskan sejajar sumbu utama
• Sinar datang melalui pusat optic diteruskan tanpa pembiasan.
Untuk benda yang diletakkan di depan sebuah lensa cekung bayangan yang dihasilkan selalu memiliki sifat maya, tegak, diperkecil dan terletak di depan lensa.
Gambar 7. Sifat bayangan dari suatu benda sejati di depan lensa negatif selalu maya, tegak diperkecil.
2.3.3 Titik Fokus Lensa Cekung
Lensa cekung memiliki persamaan:
' 1 1 1
s s f = + Ket: f = fokus
s = letak benda s’ = letak bayangan M = perbesaran bayangan h = tinggi benda
h’ = tinggi bayangan 2.4 Lensa tipis dan pembesaran linear
Lensa tipis adalah lensa yang tebalnya dapat diabaikan terhadap diameter lengkung lensa. Rumus lensa tipis adalah :
f s s
1 ' 1 1+ =
Keterangan :
s = jarak antara kedua benda s’ = jarak bayangan lensa I f = jarak fokus
Syarat-syarat yang berlaku :
s bertanda positif bila benda terletak didepan lensa (benda nyata) s bertanda negatif bila benda terletak dibelakang lensa (benda maya)
s’ bertanda positif bila bayangan terletak dibelakang lensa (bayangan nyata) s’ bertanda negatif bila bayangan terletak didepan lensa (bayangan maya) f bertanda positif untuk lensa cembung
f bertanda negatif untuk lensa cekung Rumus perbesaran linear :
Perbesaran linear didefinisikan sebagai perbandingan antara tinggi bayangan (panjang bayangan) dengan tinggi benda (panjang benda). Seperti halnya cermin lengkung, perbesaran linear P juga dihubungkan dengan jarak benda s dan jarak bayangan s’.
s s h M = h' = − '
Dengan : h’ = tinggi bayangan h = tinggi benda
s’ = jarak bayangan s = jarak benda
Perbesaran P bertanda negatif menunjukkan bayangan adalah nyata dan terbalik.
Perbesaran P bertanda positif menunjukkan bayangan adalah maya dan tegak.
2.5 Kuat lensa
Kekuatan lensa adalah kemampuan lensa untuk mengumpulkan cahaya Kekuatan lensa berbanding terbalik dengan fokus lensa. Lensa dengan fokus kecil memiliki kekuatan lensa yang besar. Kekuatan lensa dihitung dengan satuan dioptri. Lensa cembung memiliki kekuatan lensa positif.Lensa cekung memiliki kekuatan lensa negatif. Besaran yang menyatakan ukuran lensa dinamakan kuat lensa (P), yang didefinisikan sebagai : “kebalikan jarak fokus (f)”
P= 1f Dimana : P = kuat lensa (dioptri) f = jarak fokus (m)
2.6 Lensa gabungan
Sistem dua lensa atau lebih yang digabung dengan sumbu utama berimpit dan jarak antar lensa dianggap sama de3ngan nol atau d=0 disebut lensa gabungan. Bila jarak lensa diabaikan (d=0) maka untuk masing-masing lensa berlau hubungan :
1 ' 1 1
1 1 1
s f
s + = atau
2 2 2
1 1 1
f s
s + =
Dengan : s1 =−s1' maka persamaan menjadi :
Jika lensa 1 dan lensa 2 dianggap sebagai satu lensa (lensa gabungan) dengan jarak fokus gabungan (fgab) maka : s1 = s dan s2 = s’.
' 1 1 1 ' 1 1 1 1
2
1 f s s f s s
f + = + ⇔ gab = +
Jadi, untuk lensa gabungan yang terdiri atas beberapa lensa berlaku persamaan :
' 1 ' 1 2
1 1 1
s s f = +
...
1 1 1 1
1
3 2 1
+ + +
=
=
∑ ∑
f f f f fgab
III. ALAT DAN BAHAN
• Lampu dan gambar kisi sebagai benda
• Lensa positif 1 dan standar
• Lensa positif 2 dan standar
• Lensa negatif dan standar
• Layar
• Penggaris sebagai rel
• Celah kecil sebagai standar
• Celah besar sebagai standar
• Celah pinggir sebagai standar
IV. LANGKAH PERCOBAAN
a. Menentukan Jarak Fokus Lensa Positif (Cembung) dengan Metode Lensa Tipis 1. Alat disusun seperti Gambar 1.
2. A Jarak sumber cahaya terhadap layar (s + s’) diatur dan s diukur jika bayangan diperbesar dan diperkecil.
3. Percobaan ini diulangi 5 kali untuk mendapatkan variasi data.
4. Percobaan 2 dilakukan untuk jarak (s + s ’) sebesar : 100, 95, 90, 85, 80 dan 75 cm.
b. Menentukan Fokus Lensa Negatif (Cekung)
1. Bayangan real dibentuk dengan menggunakan lensa positif (lihat Gambar 2).
2. Posisi objek lensa dan layar dicatat.
3. Layar diganti dengan cermin pada posisi 1 (lihat Gambar 2b).
4. Lensa negatif diletakkan diantara lensa positif dan cermin (lihat Gambar 2c).
5. Lensa negatif digerakkan maju dan mundur untuk mendapatkan bayangan real di dekat benda.
6. Jarak dari lensa negatif ke cermin diukur. Jarak ini merupakan fokus lensa negatif!
7. Percobaan di atas diulangi sebanyak 5 kali untuk mendapatkan variasi data!
Gambar 2. Metode Lensa Negatif c. Menentukan Fokus Lensa Gabungan
1. Lensa positif dan negative digabungkan.
2. Posisi benda diatur, lensa gabungan dan layar sehingga diperoleh bayangan di layar.
3. Jarak dari lensa ke layar dan lensa ke benda diukur (pergunakanlah perjanjian tanda untuk posisi benda dan bayangan).
4. Percobaan di atas dilakukan sebanyak 5 kali
V. DATA PENGAMATAN
A. Menentukan Jarak Fokus Lensa Positif (Cembung) dengan Metode Lensa Tipis
Percobaan ke - Jarak dari cahaya ke benda (s) cm
Jarak dari benda ke lensa (s’) cm
I 40 10
II 40 11
III 40 12
IV 40 10
V 40 12
• Untuk jarak (s + s’) = 100 cm s (cm) s’(cm)
40 60
• Untuk jarak (s + s’) = 95 cm s (cm) s’(cm)
40 55
• Untuk jarak (s + s’) = 90 cm s (cm) s’(cm)
40 50
• Untuk jarak (s + s’) = 85 cm s (cm) s’(cm)
40 45
• Untuk jarak (s + s’) = 80 cm s (cm) s’(cm)
40 40
• Untuk jarak (s + s’) = 75 cm s (cm) s’(cm)
40 35
B. Menentukan Fokus Lensa Negatif (Cekung)
Percobaan ke - (s) cm (s’) cm F negative (F-)
I 40 10 35
II 40 10 36
III 40 10 37
IV 40 10 36
V 40 10 36
C. Menentukan Fokus Lensa Gabungan
Percobaan ke - (s) cm (s’) cm F positif (F+)
I 40 10 50
II 40 11 49
III 40 12 48
IV 40 13 47
V 40 14 46
VI. PERHITUNGAN
A. Menentukan Jarak Fokus Lensa Positif (Cembung) dengan Metode Lensa Tipis
m x s cm
s s
f s 8 8 10 2
50 10 . 40 ' '
. = = = −
= +
•
Kekuatan lensa:
dioptri x
p f 12,5
10 8
1 1
2 =
=
= −
• Dengan cara yang sama diperoleh :
s (m) s’ (m) f (m) P (dioptri)
40x 10-2 10 x 10-2 8,00 x 10-2 12,50 40x 10-2 11 x 10-2 8,627 x 10-2 11,59 40x 10-2 12 x 10-2 9,231 x 10-2 10,83 40x 10-2 10 x 10-2 8,00 x 10-2 12,50 40x 10-2 12 x 10-2 9,231 x 10-2 10,83
B. Menentukan Fokus Lensa Negatif (Cekung)
• Jarak fokus
s (m) s’ (m) s2’ (m) Δs (m) Δs’ (m)
40 x 10-2 10 x 10-2 35 x 10-2 0 25 x 10-2 40 x 10-2 10 x 10-2 36 x 10-2 0 26 x 10-2 40 x 10-2 10 x 10-2 37 x 10-2 0 27 x 10-2 40 x 10-2 10 x 10-2 36 x 10-2 0 26 x 10-2 40 x 10-2 10 x 10-2 36 x 10-2 0 26 x 10-2
∆f =
cm x
x 2
2 2 2
2
2 25
) 40 10 (
10 . 40 ) 40 10 ( 0 10 )
40 10 (
10 . 40 ) 40 10 (
10
+
− + +
+
−
= +
m cm x625 1 1 0,01 2500
0 100
2
=
=
=
+
=
